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公開番号2025164389
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-30
出願番号2024068340
出願日2024-04-19
発明の名称電気化学センサ
出願人住友化学株式会社
代理人個人,個人
主分類G01N 27/30 20060101AFI20251023BHJP(測定;試験)
要約【課題】ホウ素ドープダイヤモンド膜を有する電極チップを備えた電気化学センサの耐久性を向上させる技術を提供する。
【解決手段】基板と、基板上に形成され、ポートを有する配線と、基板および配線上に積層され、ポートの位置に開口部を有する第1の絶縁性樹脂と、開口部を通じてポートと接続するように配置され、ホウ素ドープダイヤモンド膜を有する電極チップと、を有し、電極チップは、開口部全体を覆うように配置され、電極チップの底面と、第1の絶縁性樹脂とが重なり合う部分は、全域が第2の絶縁性樹脂で封止されている、電気化学センサ。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成され、ポートを有する配線と、
前記基板および前記配線上に積層され、前記ポートの位置に開口部を有する第１の絶縁性樹脂と、
前記開口部を通じて前記ポートと接続するように配置され、ホウ素ドープダイヤモンド膜を有する電極チップと、を有し、
前記電極チップは、前記開口部全体を覆うように配置され、
前記電極チップの底面と、前記第１の絶縁性樹脂とが重なり合う部分は、全域が第２の絶縁性樹脂で封止されている、電気化学センサ。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記開口部の面積は、前記電極チップの底面積の２０％以上８０％以下である、請求項１に記載の電気化学センサ。
【請求項３】
前記第２の絶縁性樹脂で封止されている、前記電極チップの底面と、前記第１の絶縁性樹脂との間の厚さは、１０μｍ以下である、請求項１に記載の電気化学センサ。
【請求項４】
前記第１の絶縁性樹脂は、ソルダーレジストを塗布した後に硬化させたものである、請求項１に記載の電気化学センサ。
【請求項５】
前記第１の絶縁性樹脂は、ポリイミド若しくはＰＥＴからなるカバーレイフィルムである、請求項１に記載の電気化学センサ。
【請求項６】
前記配線および前記ポートを複数有し、
前記第１の絶縁性樹脂は、複数の前記ポートのそれぞれの位置に前記開口部を有し、
複数の前記電極チップが、複数の前記ポートのそれぞれに個別に接続されている、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電気化学センサ。
【請求項７】
前記配線および前記ポートを３組有し、
作用電極および対電極のポートには前記電極チップが接続されており、参照電極のポートにはＡｇＣｌからなる電極が形成されている、請求項６に記載の電気化学センサ。
【請求項８】
少なくとも作用電極にホウ素ドープダイヤモンド膜を有する電極を備えた電気化学センサであって、
以下の条件（１）、（２）および（３）を満たす、電気化学センサ。
（１）０．１Ｍ硫酸中で、掃引速度１００ｍＶ／ｓの条件で電流密度±２５０μＡ／ｃｍ
２
を満たす電位窓の範囲が５．０Ｖ以上であり、かつ、前記電位窓の範囲の中央位置の電位から±１Ｖ以内の充電電流密度の最大値が５０μＡ／ｃｍ
２
以内である。
（２）０．１Ｍ硫酸中で、前記電位窓の範囲の中央位置の電位を基準に、＋側の電位窓端点電位の３倍を超える電位を３０分間印加した時の電流値の時間変動が３０％以内である。
（３）前記（２）の測定後、前記（１）と同じ測定を実施し、同じ基準を満たす。
【請求項９】
少なくとも作用電極にホウ素ドープダイヤモンド膜を有する電極を備えた電気化学センサであって、
以下の条件（４）および（５）を満たす、電気化学センサ。
（４）０．１Ｍ硫酸中で、Ａｇ／ＡｇＣｌ参照電極を基準にして作用電極に＋１０Ｖの電位を３０分間印加した時の電流値の時間変動が３０％以内である。
（５）前記（４）の測定後、０．１Ｍ硫酸中で、掃引速度１００ｍＶ／ｓの条件で電流密度±２５０μＡ／ｃｍ
２
を満たす電位窓の範囲が５．０Ｖ以上であり、かつ、前記電位窓の範囲の中央位置の電位から±１Ｖ以内の充電電流密度の最大値が５０μＡ／ｃｍ
２
以内である。
【請求項１０】
少なくとも作用電極にホウ素ドープダイヤモンド膜を有する電極を備えた電気化学センサであって、
以下の条件（６）および（７）を満たす、電気化学センサ。
（６）０．１Ｍ硫酸中で、Ａｇ／ＡｇＣｌ参照電極を基準にして作用電極に＋１０Ｖの電位を３０分間印加した時の電流値の時間変動が３０％以内である。
（７）前記（６）の測定後、１ｍＭフェロシアン化カリウムおよび０．２Ｍ硫酸ナトリウムの混合液中で、電位－０．６Ｖから＋１Ｖまでを折り返し印加し、掃引速度５０ｍＶ／ｓの条件でサイクリックボルタンメトリー測定を行った際、酸化側および還元側の電流ピークがそれぞれ明瞭で、なだらかなシングルピークとなる。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学センサに関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、ホウ素ドープダイヤモンド膜を有する電極チップを備えた電気化学センサが提案されている（例えば、特許文献１）。ホウ素ドープダイヤモンド膜は、電位窓が広く、バックグラウンド電流も小さいため、尿酸等の種々の物質の電気化学的検出を高感度で行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２３－４２３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、ホウ素ドープダイヤモンド膜を有する電極チップを備えた電気化学センサの耐久性を向上させる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、
基板と、
前記基板上に形成され、ポートを有する配線と、
前記基板および前記配線上に積層され、前記ポートの位置に開口部を有する第１の絶縁性樹脂と、
前記開口部を通じて前記ポートと接続するように配置され、ホウ素ドープダイヤモンド膜を有する電極チップと、を有し、
前記電極チップは、前記開口部全体を覆うように配置され、
前記電極チップの底面と、前記第１の絶縁性樹脂とが重なり合う部分は、全域が第２の絶縁性樹脂で封止されている、電気化学センサが提供される。
【０００６】
また、本発明の他の態様によれば、
少なくとも作用電極にホウ素ドープダイヤモンド膜を有する電極を備えた電気化学センサであって、
以下の条件（１）、（２）および（３）を満たす、電気化学センサが提供される。
（１）０．１Ｍ硫酸中で、掃引速度１００ｍＶ／ｓの条件で電流密度±２５０μＡ／ｃｍ
２
を満たす電位窓の範囲が５．０Ｖ以上であり、かつ、前記電位窓の範囲の中央位置の電位から±１Ｖ以内の充電電流密度の最大値が５０μＡ／ｃｍ
２
以内である。
（２）０．１Ｍ硫酸中で、前記電位窓の範囲の中央位置の電位を基準に、＋側の電位窓端点電位の３倍を超える電位を３０分間印加した時の電流値の時間変動が３０％以内である。
（３）前記（２）の測定後、前記（１）と同じ測定を実施し、同じ基準を満たす。
【０００７】
また、本発明の他の態様によれば、
少なくとも作用電極にホウ素ドープダイヤモンド膜を有する電極を備えた電気化学センサであって、
以下の条件（４）および（５）を満たす、電気化学センサが提供される。
（４）０．１Ｍ硫酸中で、Ａｇ／ＡｇＣｌ参照電極を基準にして作用電極に＋１０Ｖの電位を３０分間印加した時の電流値の時間変動が３０％以内である。
（５）前記（４）の測定後、０．１Ｍ硫酸中で、掃引速度１００ｍＶ／ｓの条件で電流密度±２５０μＡ／ｃｍ
２
を満たす電位窓の範囲が５．０Ｖ以上であり、かつ、前記電位窓の範囲の中央位置の電位から±１Ｖ以内の充電電流密度の最大値が５０μＡ／ｃｍ
２
以内である。
【０００８】
また、本発明の他の態様によれば、
少なくとも作用電極にホウ素ドープダイヤモンド膜を有する電極を備えた電気化学センサであって、
以下の条件（６）および（７）を満たす、電気化学センサが提供される。
（６）０．１Ｍ硫酸中で、Ａｇ／ＡｇＣｌ参照電極を基準にして作用電極に＋１０Ｖの電位を３０分間印加した時の電流値の時間変動が３０％以内である。
（７）前記（６）の測定後、１ｍＭフェロシアン化カリウムおよび０．２Ｍ硫酸ナトリウムの混合液中で、電位－０．６Ｖから＋１Ｖまでを折り返し印加し、掃引速度５０ｍＶ／ｓの条件でサイクリックボルタンメトリー測定を行った際、酸化側および還元側の電流ピークがそれぞれ明瞭で、なだらかなシングルピークとなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ホウ素ドープダイヤモンド膜を有する電極チップを備えた電気化学センサの耐久性を向上させる技術を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、本発明の実施形態の電気化学センサ１０の平面模式図である。
図２Ａは、図１に示す電気化学センサ１０のＡ－Ａ線断面図である。
図２Ｂは、図２Ａの電極チップ取り付け部分の拡大図である。
図３は、本発明の実施例に係る、サンプル１の電位窓評価試験（１回目）の結果を示す図である。
図４は、本発明の実施例に係る、サンプル１の連続電位印加試験の結果を示す図である。
図５は、本発明の実施例に係る、サンプル２の連続電位印加試験の結果を示す図である。
図６は、本発明の実施例に係る、サンプル３の連続電位印加試験の結果を示す図である。
図７は、本発明の実施例に係る、サンプル１の電位窓評価試験（２回目）の結果を示す図である。
図８は、図７の原点付近の拡大図である。
図９は、本発明の実施例に係る、サンプル３の電位窓評価試験（２回目）の結果を示す図である。
図１０は、図９の原点付近の拡大図である。
図１１は、本発明の実施例に係る、サンプル１のＲＥＤＯＸ特性評価試験の結果を示す図である。
図１２は、本発明の実施例に係る、サンプル３のＲＥＤＯＸ特性評価試験の結果を示す図である。
図１３Ａは、従来例としての電気化学センサの断面図である。
図１３Ｂは、図１３Ａの電極チップ取り付け部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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